Assessment of psycho-functional capabilities of the central nervous system in children with excessive use of smartphones

Full Text

Актуальность

В последнее десятилетие стала особенно актуальна проблема избыточной цифровой нагрузки на растущий организм детей, которая отражена в многочисленных работах отечественных и иностранных исследователей [1, 2, 3, 4, 5]. По данным современных исследований практически у 68,3% детей наблюдается психологическое погружение в виртуальную среду компьютерных игр [6].

Поэтому одной из современных проблем охраны здоровья детей и подростков является увеличение частоты заболеваний, связанных с использованием смартфонов и других цифровых устройств [7, 8]. Цифровое напряжение зрительного аппарата при несоблюдении гигиенических правил использования смартфонов приводит к формированию «компьютерного зрительного синдрома» (сухость, жжение, покраснение, расплывчатость изображения и др.) [9]. Также одним из тяжелых последствий нерегламентированной эксплуатации смартфонов являются трудности с засыпанием [10, 11]. Доказанным является и деструктивное воздействие мобильных телефонов (МТ) (2G–4G) (смартфонов) на высшие отделы ЦНС – структуры головного мозга [12].

Тем не менее данные о положительных и отрицательных последствиях использования экранных медиа на когнитивное развитие детей и подростков достаточно противоречивы. Так использование цифровых устройств в обучающих программах позволяет улучшить навыки чтения и развить способности к творческому мышлению у детей [13]. У подростков одновременное выполнение нескольких задач в информационном пространстве отрицательно отражается на рабочей памяти, процессах торможения, способности переключаться между задачами [14].

Исследования состояния здоровья, включая психо-функциональные возможности центральной нервной системы детей различных этнических групп малочисленны [15, 16, 17, 18]. Принимая во внимание, что распространенность детей различными гаджетами претерпела за последние годы значительные изменения наиболее важно оценить возможные риски для здоровья именно сельских подростков, в том числе представителей коренного населения Восточной Сибири.

Цель

Цель работы – оценка изменения психофизиологических реакций центральной нервной системы детей-бурят в связи увеличением использования мобильных электронных устройств.

 

Материал и методы исследования

Двухэтапное исследование проведено на сельских территориях Восточной Сибири. В обследовании приняли участие 262 школьника бурятского этноса. Первую группу составили 149 детей (75 мальчиков и 74 девочки) 13 ± 0,2 лет обследованных в 2016 г. Вторая группа объединила 113 детей (56 мальчиков и 57 девочек) 14 ± 0,2 лет в 2024 г. Критерии включения: рождение и постоянное проживание на территории исследования; отсутствие декомпенсированных хронических и врожденных заболеваний; умеренный и средний уровень физической активности (посещение занятий физической культуры в рамках школьной программы и спортивных секций, в целом не более 8 часов в неделю; умеренная помощь по дому); использование электронных устройств; информированное согласие родителей/опекунов. Обследование детей проводили в первой половине дня в помещениях медицинского блока школ, температура воздуха составляла 20-22^оC.

Исследования проведены с одобрения биоэтического комитета ФГБНУ ВСИМЭИ (пр. № 4 от 14.11.2012 г., пр. № 2 от 11.06.2024 г.) в соответствии с требованиями Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации «Этические принципы проведения медицинских исследований с участием человека в качестве субъекта», принятой на 18-ой Генеральной Ассамблее ВМА, Хельсинки, Финляндия, июнь 1964 г. (в редакции изменений, внесенных на 75-ой Генеральной ассамблее WMA, Хельсинки, Финляндия, октябрь 2024 г.).

Предварительно проведено анкетирование родителей по специально разработанной анкете для выявления детей, активно использующих электронные устройства. В 2016 году обеспеченность обследованных детей смартфонами составила 30 %, в 2024 г. – 100 %.

Психофизиологические возможности центральной нервной системы (ЦНС) изучали с помощью аппаратно-программного комплекса компании «НС-ПсихоТест» (ООО «Нейрософт», Россия). Для оценки сенсомоторного реагирования использовали показатели простой зрительно-моторной реакции (ПЗМР): среднее время реакции (мс); минимальное время реакции (мс); медиана времени реакции (мс); коэффициент точности Уиппла (у.е.); число ошибок опережения (у.е.); стандартное квадратичное отклонение (СКО) времени реакции (мс). Функциональное состояние ЦНС оценивали по критериям Т.Д. Лоскутовой: функциональный уровень системы (ФУС, у.е.); устойчивость реакции (УР, у.е.) и уровень функциональных возможностей (УФВ, у.е.). Тип нервной системы и работоспособность определяли с помощью теппинг-теста по показателям: скорость начального темпа (Гц); средняя частота (Гц); минимальная и максимальная частота нажатий (Гц). Результаты ПЗМР и теппинг-теста интерпретировали в соответствии с рекомендациями по проведению психофизиологических исследований [19].

Для выявления неблагоприятного влияния избыточной цифровой нагрузки (нарушений гигиенических правил использования смартфонов) проведено тестирование школьников с использованием опросника А.М. Вейна (1998).

Полученные результаты обработали с применением программы STATISTICA (StatSoft Inc., версия 10.1). С помощью тестов Колмогорова – Смирнова установлено, что данные имеют распределение, отличное от нормального, психофизиологические характеристики ЦНС представили непараметрическими показателями медиана Ме и квартили распределения признаков (Р₂₅-Р₇₅). Частоту изучаемых явлений (тип ЦНС) рассчитали на 100 обследованных, ошибка показателя (P±p). Различия между показателями ПЗМР и теппинг-теста в группах оценивали при помощи теста Манна – Уитни (приведены показатели z-score), между показателями частоты – по критерию χ² (критерию Чупрова (К*)), статистически значимыми отличия считались при p<0,05.

 

Результаты

Предварительная оценка собранных данных не выявила гендерных различий, поэтому в работе дети объединены с учетом года обследования.

Проанализированы показатели среднего времени ПЗМР (табл. 1). Отмечено что независимо от периода обследования групповые показатели занимают диапазон возрастной нормы и оцениваются как средняя скорость ПЗМР [19], что указывает на уравновешенность процессов торможения и возбуждения. Оценка распределения индивидуальных значений скорости сенсомоторного реагирования позволила выявить различия частоты детей с высокой и низкой скоростью зрительно-моторной реакции  (χ² = 7,49, p = 0,024, К*= 0,318). Дети с высокой скоростью реакции (менее 189 мс) встречаются в 2 раза чаще в 1-й группе (23,5 ± 3,5 %), чем во 2-й (11,5 ± 3 %). Тогда как удельный вес детей с низкой скоростью сенсомоторного реагирования – более 277 мс (с замедлением процессов анализа информации и принятия решения) имеет близкие значения в 1-й и 2-й группе – 16,1 ± 3 % и 13,3 ± 3,2 % соответственно.

Значения показателя СКО времени реакции у обследованных детей, независимо от территории проживания, занимали нижний диапазон возрастной нормы – 30-49 мс [19], что свидетельствует о стабильности сенсомоторного реагирования и соответственно уравновешенности нервных процессов. Высокий уровень изучаемого показателя (менее 33 мс) свидетельствующий о высоком уровне стабильности сенсомоторного реагирования встречался у детей 1-й группы (26,2 ± 3,6 %) в 3,3 раза чаще чем у детей 2-й группы (7,9 ± 2,5 %, p=0,000) (χ² = 14,24, p < 0,001, К*= 0,233).

Анализ индивидуальных сенсомоторных реакций детей позволил определить минимальные значения анализируемого показателя, отражающие потенциал функциональных возможностей центральной нервной системы. Установлено, что дети с минимальными значениями скорости сенсомоторной реакции в ходе выполнения теста (122-179 мс) в 1,9 раза чаще встречаются в 1-й группе (51 ± 4,1 %), чем во 2-й (25,7 ± 4,1 %) (χ² = 4,43, p = 0,036, К _{Чупрова}=0,176).

О низком уровне внимания и уравновешенности нервных процессов при выполнении теста ПЗМР у обследованных детей свидетельствует коэффициент точности Уиппла. Ошибки опережения у детей 2-й группы отмечены в 3,3 раза чаще, чем в 1-й группе. Более 5 ошибок опережения определено у 26,8 ± 3,6 % и 73,4 ± 4,2 % детей в 1-й и 2-й группе соответственно (χ²_{с поправкой Йейтса} = 56, p < 0,001, К*= 0,462).

Согласно величине ФУС текущее функциональное состояние ЦНС у большинства обследованных детей оценивается как низкое. При этом у детей всех групп устойчивость реакции соответствует среднему уровню, уровень функциональных возможностей – низкому. Несмотря на низкий уровень показателей по критериям Т.Д. Лоскутовой функциональное состояние центральной нервной системы обследованных детей соответствует варианту нормы и имеет благоприятный прогноз [20]. Среднегрупповые значения показателей ФУС, УР, УФВ у детей 1-й и 2-й группы имеют близкие значения и соответствуют низкому уровню. Проведенная оценка индивидуальных значений критериев Т.Д. Лоскутовой показала, что в 1-й группе чаще, чем во 2-й встречаются дети с высоким уровнем ФУС, УР и УФВ. Согласно значениям критерия ФУС средний уровень отмечен у 20,8 ± 3,3 % и 13,3 ± 3,2% детей 1-й и 2-й группы соответственно, высокий уровень – у 6,7 ± 2 % и 3,5 ±1,7 % детей 1-й и 2-й группы (χ² = 4,2, p = 0,121, К*= 0,107). Средний уровень УР отмечен у 29,5 ± 3,7 % и 50,4 ± 4,7 % детей 1-й и 2-й группы соответственно, высокий уровень – у 28,8 ± 3,7 % и 8,8 ±2,7 % детей 1-й и 2-й группы (χ² = 20,02, p < 0,001, К*=0 ,36). Средний уровень УФВ отмечен у 38,9 ± 4 % и 49,5 ± 4,7 % детей 1-й и 2-й группы соответственно, высокий уровень – у 14,1 ± 2,9 % и 5,3 ± 2,1 % детей 1-й и 2-й группы (χ² = 6,529, p = 0,012, К*= 0,213).

Таблица 1

Показатели простой зрительно-моторной реакции у обследованных детей (Ме (Р₂₅-Р₇₅))

Table 1

Indicators of simple visual and motor response in examined children (Me (P₂₅-P₇₅))

Показатели простой зрительно-моторной реакции Indicators of simple visual and motor response	1 группа 1 group	2 группа 2 group	Статистическая значимость различий Statistical significance of differences
Среднее время реакции, мс Average reaction time, ms	248/(224-277)	241/(225-258)	z= 0,72, p=0,232
Минимальное время реакции, мс Minimum reaction time, ms	179/(159-198)	163/(145-184)	z= 4,15, p=0,000
Медиана времени реакции, мс Median response time, ms	244/(224-269)	239/(223-256)	z= 0,87, p=0,192
Коэффициент точности Уиппла, условные единицы Whipple accuracy factor, conventional units	0,1/(0,06-0,15)	0,15/(0,05-0,21)	z= -0,34, p=0,363
Число ошибок опережения, условные единицы Number of advance errors, conventional units	3/(2-5)	10/ (3,2-17)	z= -7,19, p=0,000
Стандартное квадратичное отклонение времени реакции, мс Standard quadratic deviation of the reaction time, ms	40,5/(32,7-48,5)	43/(37,6-48,5)	z= -0,89, p=0,186
Функциональный уровень системы, условные единицы System functional level, conventional units	4,1/(3,6-4,5)	4,1/(3,8-4,4)	z= 0,39, p=0,348
Устойчивость реакции, условные единицы Reaction stability, conventional units	1,6/(1,1-2,1)	1,6/(1,1-1,8)	z= 0,18, p=0,428
Уровень функциональных возможностей, условные единицы Functional level, conventional units	3,1/(2,5-3,6)	3,1/(2,6-3,3)	z= 1,36, p=0,086

 

Оценка результатов теппинг-теста выявила различный уровень функционального состояния центральной нервной системы в каждой обследованной группе детей. Вариант слабой нервной системы (нисходящий и вогнутый тип кривых) преобладал у детей 1-й группы – 55,7 ± 4,1 % (табл. 2). У детей 2-й группы средний и слабый вариант силы нервной системы имел близкие значения – 36,3 ± 4,5% и 38,9 ± 4,6 % соответственно. Установлено, что в 1-й группе вариант средне-слабой нервной системы (промежуточный тип кривой) встречался в 2 раза реже, чем у детей 2-й группы. Сильный тип нервной системы одинаково распространён среди детей 1-й и 2-й группы – 26,2 ± 3,6 % и 24,8 ± 4,1 %. При этом лица с выпуклым типом кривой выявлены только среди детей 1-й группы.

Таблица 2

Распределение обследованных детей с учетом типа кривых работоспособности (P±p)

Table 2

Distribution of examined children by type of performance curves (P ± p)

Тип кривой среднего темпа движения рук (тип силы нервной системы) Type of average hand movement rate curve (type of nervous system strength)	1 группа 1 group	2 группа 2 group	Статистическая значимость различий Statistical significance of differences
Выпуклый (сильный) Convex (strong)	10,9±2,6	1,4±1,4▲	χ2 = 13,85 p < 0,001 К* = 0,195
Ровный (сильный) Even (strong)	15,3±2,9	24,8±4,1
Промежуточный (средне-слабый) Intermediate (medium-weak)	18,1±3,2	36,3±4,5
Нисходящий (слабый) Descending (weak)	42,7±4,1	33,9±4,5
Вогнутый (слабый) Concave (weak)	13±2,8	5±2

Примечание: ▲ – ожидаемый уровень показателя (f ^') [21]; К* – коэффициент взаимной сопряженности Чупрова.

Note: ▲ - expected level of indicator (f ') [Petri A., 2019.]; K * is the mutual conjugacy coefficient of Chuprov.

 

Средняя частота теппинга (4-7 Гц) у большинства обследованных детей свидетельствует об инертности нервных процессов (табл. 3). Оценка индивидуальных значений скорости теппинг-теста выявила варианты ярко выраженной инертности нервных процессов в 1-й группе – у 10,1 ± 2,5 %, во 2-й – у 15 ± 3,3 %. Удельный вес лиц с подвижностью нервных процессов у 1-й группы (10,7 ± 2,5 %) в 2,4 раза больше, чем во 2-й (4,4 ± 1,9 %) (χ² = 4,48, p = 0,035, К*= 0,291).

Таблица 3

Результаты теппинг-теста обследованных детей (Ме (Р₂₅-Р₇₅))

Table 3

Tepping test results of the examined children (Me (P₂₅-P₇₅))

Показатели Indicators	1 группа 1 group	2 группа 2 group	Статистическая значимость различий Statistical significance of differences
Скорость начального темпа, Гц Initial tempo speed, Hz	6,5 (4,9-7,2)	7 (6,2-8)	z= 0,95, p=0,171
Средняя частота, Гц Average frequency, Hz	5,63 (4,98-6,28)	5,61 (4,95-6,28)	z= 0,15, p=0,44
Минимальная частота нажатий, Гц Minimum pressing frequency, Hz	4,2 (1,7-5,2)	4,4 (2-5)	z= -0,11, p=0,456
Максимальная частота нажатий, Гц Maximum pressing frequency, Hz	7,6 (6,8-8,4)	7,4 (6,4-8,5)	z= -1,25, p=0,1

 

По результатам предварительного опроса школьников о характеристиках образа жизни, связанных с использование мобильных телефонов установлено следующее. Не размещали телефон на расстоянии от тела (на столе, подставке) и держали гаджет в руках практически все обследованные дети. Использование смартфона прекращали за 1 час до сна – 33,5 ± 3,9 % и 13,2 ± 3,2 % детей 1-й и 2-й группы соответственно, только перед сном – 13,4 ± 2,8 % и 30,9 ± 4,3 % 1-й и 2-й группы детей (χ² = 20,16, p < 0,001, К*= 0,41). Во второй группе выявлены дети, использующие смартфон для засыпания (8,8 ± 2,7 %). Оценка ежедневной продолжительности использования смартфона составила до 1 часа – детей 1-й и 2-й группы соответственно, более 3 часов – детей 1-й и 2-й группы соответственно (χ² = 20,16, p < 0,001, К*= 0,41).

Анкетирование детей по опроснику А.М. Вейна выявило у детей 1-й и 2-й группы приступообразные головные боли – 14,8 ± 2,9 и 39,8 ± 4,6 % соответственно (χ² = 25,86, p < 0,001, К*= 0,443). У детей 1-й группы в 2 раза реже, чем во 2-й отмечено снижение работоспособности, быстрая утомляемость – 16,8 ± 3,1 % и 33,6 ± 4,4 % (χ² = 18,28, p < 0,001, К*= 0,378). У детей 1-й группы реже встречались нарушения сна: трудности с засыпанием – 12,1 ± 2,7 % и 44,2 ± 4,7% (χ² = 24,89, p < 0,001, К*= 0,432); чувство невыспанности, усталости при пробуждении утром – 3,3 ± 1,5 % и 10,6 ± 2,9 % (χ² = 13,77, p < 0,001, К*= 0,41).

Положительным моментом является активная здоровьесберегающая деятельность общеобразовательных учреждений – 57,5 ± 4,6 % детей 2-й группы владеют информацией о необходимости выполнять физические упражнения для профилактики отклонений здоровья при использовании мобильного телефона.

Обсуждение

Важный момент в профилактике и сохранении здоровья детей, увлеченных общением в социальных сетях, видеоиграми, просмотром различного контента, является соблюдение гигиенических правил использования электронных устройств. Как отмечено в МР по безопасному для здоровья детей использованию мобильных устройств¹ нерегламентированная эксплуатация девайсов сопровождается не только снижением качества зрения, но и развитием плече-локтевого синдрома, нарушений осанки, цифрового аутизма, головных болей и др. Анкетирование детей 2-й группы по вопросам образа жизни выявило несоблюдение правил безопасного использования смартфонов. Исследование вегетативного статуса обследованных детей свидетельствует о формировании у детей 2-й группы нарушений сна, повышенной утомляемости, приступообразных головных болей. Полученные результаты согласуются с исследованиями Пчелиной П.В. с соавт., свидетельствующими о развитии нарушений сна в условиях информационной перегрузки [22]. По данным Cheung с соавторами (2017) с каждым часом использования экранных устройств теряется около 16 минут сна в день [23]. Доказательства возможной причинно-следственной связи между избыточным использованием мобильного телефона и риском мигрени представлены в исследовании He Z,. [24]. Одним из подтверждений этой связи являются и данные Соловьевой с соавт. (2023), выявивших приступообразные головные боли у 40 ± 4,9 % детей, не соблюдавших регламент использования мобильных электронных устройств [25]. Примечательно, что сокращение или прекращение использования электронных устройств сопровождается облегчением симптомов головной боли [26].

Перечисленные вегетативные симптомы сопровождались снижением функциональных возможностей у обследованных детей. При этом среди бурятов 1-й группы, обследованных в 2016 г., выявлено больше детей: с высокой скоростью синтеза и анализа поступающей информации (<189 мс); высокой стабильностью сенсомоторного реагирования (< 33 мс); большей точностью зрительно-моторных реакций и соответственно меньшим количеством преждевременных реакций; высоким уровнем функциональных возможностей ЦНС (от 3,8 у.е.).

Вместе с тем у бурятов 1-й группы реже, чем во 2-й встречается вариант средне-слабой нервной системы для которого характерны: низкая подвижность нервных процессов; предрасположенность к быстрому развитию утомления; инертность формирования условно-рефлекторных реакций сопровождающаяся увеличением числа ошибочных реакций. Перечисленные психофизиологические характеристики ЦНС у обследованных детей объективно отражают отрицательное влияние современных мобильных устройств на здоровье детей сельских территорий. Полученные результаты согласуются с данными ПЗМР о низком УФВ ЦНС, поскольку инертность нервных процессов определяет медленное усвоение информации, в том числе обработку данных. Сопоставление полученных результатов с индивидуальными значениями УФВ показало, что высокий уровень показателя, свидетельствующий о быстрой обработке информации и оптимальном функциональном состоянии ЦНС, имеют дети с подвижностью нервных процессов.

Проведенные ранее исследования позволили выявить психофизиологические различия у детей бурятского и славянского этноса [16]. Полученные результаты нашли отражение в работе Сетко Н.П. с соавт. (2020), согласно которым у детей славянской этнической группы 12-14 лет ФУС составил 2,06 у.е., УР – 0,72 у.е., УФВ – 1,72 у.е. [27]. Примечательно, что у аборигенных популяций Магаданской области (коряков, эвенов, камчадалов, ительменов) медиана среднего времени ПЗМР в 1,4 раза больше, чем у бурят [17]. Критерии Т.Д. Лоскутовой у аборигенов Магадана по сравнению с бурятами меньше в 1,3-1,6 раза, что указывает на более совершенное развитие нейродинамических функций у детей-бурят. Таким образом, психофизиологические характеристики детей бурятского этноса являются уникальными, требующими детального и продолжительного изучения.

Настоящее исследование имеет ряд существенных ограничений, заключающихся в малом количестве обследуемых лиц.

Заключение

Непременным атрибутом повседневной жизни современных детей и подростков являются мобильные устройства. Интерактивность, эмоциональная вовлеченность в цифровое общение, потоки новой информации обусловили избыточное использование смартфонов и других гаджетов. Психофизиологическое исследование функционального состояния центральной нервной системы у детей бурятской этнической группы, проведенное с интервалом в 8 лет, выявило тенденции к сокращению времени реагирования, устойчивости внимания, изменению подвижности нервных процессов в сторону увеличения их инертности. Среди детей со 100 % обеспеченностью смартфонами выявлена средняя и относительно сильная связь избыточного использования гаджетов с развитием симптомов вегетативной дисфункции (головные боли, быстрая утомляемость, трудности с засыпанием, усталость при пробуждении). Поэтому, в целях снижения риска для здоровья детей, обусловленного цифровой средой, необходимо формировать у молодежи навыки безопасного использования мобильных цифровых устройств.

 

¹ Методические рекомендации по безопасному для здоровья детей и подростков использованию мобильного телефона (утв. Федеральным Государственным Автономным Учреждением "Национальный медицинский исследовательский центр здоровья детей" Министерства здравоохранения Российской Федерации (НИИ гигиены и охраны здоровья детей и подростков), 2024 г.)

About the authors

Inna Vladimirovna Mylnikova

East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research

Author for correspondence.
Email: inna.mylnikova.phd.ms@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-0169-4513
SPIN-code: 4281-2705
Scopus Author ID: 6506373026
ResearcherId: U-5372-2017

Doctor of Medical Sciences, Associate Professor, Senior Researcher, Laboratory of Ecological and Hygienic Research

Russian Federation, 665827, Irkutsk region, Angarsk, house 3

Olga Georgievna Bogdanova

East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research

Email: olga.bogdanova2001@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-2358-2280
SPIN-code: 3979-5433
Scopus Author ID: 57201813026
ResearcherId: ABA-1029-2020

Doctor of Medical Sciences, Senior Researcher, Laboratory of Ecological and Hygienic Research

Russian Federation, 665827, Irkutsk region, Angarsk, house 3

Catherine Zoriktuevna Urbanova

State budgetary healthcare institution «Center for Public Health and Medical Prevention of the Republic of Buryatia named after V.R. Boyanova»

Email: urbanova8484@mail.ru
ORCID iD: 0009-0003-2784-0894
SPIN-code: 9205-6955

PhD, medical specialist, head of the risk factor monitoring department

Russian Federation, 670034, Republic of Buryatia, Ulan-Ude, st. Tsivileva, 2

Natalia Vasilievna Efimova

East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research

Email: medecolab@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0001-7218-2147
SPIN-code: 4537-9381
Scopus Author ID: 7005798073
ResearcherId: Р-2135-2015

Professor, Leading Researcher, Laboratory of Ecological and Hygienic Research

Russian Federation, 665827, Irkutsk region, Angarsk, house 3

References

Supplementary files